Robot điều khiển bởi nấm bào ngư vua: Sự kết hợp giữa sinh vật sống và máy móc
Các nhà khoa học tại Đại học Cornell đã phát triển hai loại robot được điều khiển bởi sợi nấm (mycelium) của nấm hoàng đế (Pleurotus eryngii). Mycelium đóng vai trò như bộ não, phát ra tín hiệu điện điều khiển chuyển động của robot.
Một robot có bánh xe lăn qua sàn nhà. Một robot hình sao mềm mại khua năm chiếc chân, di chuyển một cách vụng về.
Nếu chỉ được cấp điện bằng nguồn truyền thống như cắm điện hay pin, hai robot đơn giản này sẽ chẳng có gì đặc biệt. Nhưng điều khiến chúng khác biệt chính là chúng được điều khiển bởi một sinh vật sống: nấm bào ngư vua – còn gọi là nấm hoàng đế (Pleurotus eryngii).
Kết hợp nấm với máy móc
Bằng cách nuôi cấy mạng rễ (mycelium) – phần giống như rễ của nấm – trực tiếp trong phần cứng của robot, nhóm nghiên cứu do Đại học Cornell dẫn đầu đã chế tạo ra hai loại robot có thể cảm nhận và phản ứng với môi trường. Chúng hoạt động nhờ vào tín hiệu điện mà nấm phát ra và độ nhạy cảm với ánh sáng của chúng.
Đây là thành quả mới nhất trong lĩnh vực robot lai sinh học (biohybrid robotics) – ngành nghiên cứu kết hợp vật liệu sống như tế bào động thực vật hoặc côn trùng với các thành phần nhân tạo để tạo nên những thực thể vừa sống vừa cơ khí.
Từ nấm đến robot
Nhóm nghiên cứu bắt đầu bằng việc trồng nấm bào ngư vua từ một bộ kit mua online vì loài nấm này dễ trồng và phát triển nhanh. Phần mycelium của nấm – những sợi mảnh như rễ cây – có thể hình thành mạng lưới có khả năng cảm nhận, giao tiếp và vận chuyển chất dinh dưỡng, tương tự như các neuron thần kinh trong não.
Trong nghiên cứu, mycelium cần từ 14 đến 33 ngày để tích hợp hoàn toàn với khung robot. Các sợi mycelium sản sinh ra tín hiệu điện nhỏ, có thể kết nối với điện cực.
Tuy nhiên, việc thu nhận tín hiệu điện từ nấm là một thách thức vì các sợi rất mảnh, không có nhiều sinh khối. Tác giả chính – tiến sĩ Anand Mishra – đã thiết kế một giao diện điện có thể đọc chính xác các hoạt động điện từ nấm, chuyển hóa chúng thành thông tin kỹ thuật số để điều khiển các bộ phận chuyển động của robot.
Robot phản ứng với ánh sáng
Khi tiếp xúc với ánh sáng cực tím, robot do nấm điều khiển thay đổi cách di chuyển và hướng đi, cho thấy chúng phản ứng với môi trường xung quanh.
“Nấm không thích ánh sáng,” theo giáo sư Robert Shepherd – trưởng nhóm nghiên cứu. “Tùy vào cường độ ánh sáng, bạn có thể tạo ra các chức năng khác nhau cho robot – chẳng hạn di chuyển nhanh hơn hoặc né khỏi ánh sáng.”
Tiềm năng ứng dụng lớn
Tiến sĩ Victoria Webster-Wood từ Đại học Carnegie Mellon cho rằng việc sử dụng nấm có thể là một lợi thế vì chúng chịu đựng điều kiện môi trường tốt hơn các vật liệu sinh học khác – phù hợp cho các ứng dụng trong nông nghiệp, giám sát đại dương, hoặc thăm dò.
Một điểm nổi bật khác là robot có thể hoạt động hoàn toàn không cần dây kết nối với phần cứng điện – điều vốn là thử thách lớn trong lĩnh vực này.
Ứng dụng thực tế: Nông nghiệp và môi trường
Giáo sư Shepherd nhận định công nghệ điều khiển bằng nấm có thể áp dụng trong nông nghiệp – ví dụ như cảm biến hóa học trong đất để quyết định khi nào cần bổ sung phân bón, giúp giảm tác hại môi trường.
Trong khi đó, giáo sư Andrew Adamatzky – chuyên gia về máy tính phi truyền thống – đã phát triển da robot có khả năng tự lành từ nấm, có thể phản ứng với ánh sáng và tiếp xúc.
Ông cho rằng robot điều khiển bằng nấm có thể giám sát hệ sinh thái, ví dụ phát hiện ô nhiễm không khí và điều chỉnh hành vi robot theo đó.
Cân nhắc đạo đức
Tiến sĩ Rafael Mestre từ Đại học Southampton cho rằng khi các robot lai sinh học trở nên tinh vi và được triển khai vào đại dương hay hệ sinh thái tự nhiên, chúng có thể gây xáo trộn chuỗi thức ăn và môi trường sống, thách thức ranh giới giữa sự sống và máy móc.
Dù hiện tại nghiên cứu chưa gây quan ngại đạo đức lớn, nhưng trong tương lai nếu triển khai rộng rãi, việc đánh giá tác động sinh thái và đạo đức là vô cùng cần thiết.
Dịch từ bài viết của Katie Hunt trên CNN
Nguồn tiếng Anh: “Robot controlled by a king oyster mushroom blends living organisms and machines” – By Katie Hunt, CNN – Wed September 4, 2024.
